JPS59114830A - 窒化シリコン膜の製造方法 - Google Patents
窒化シリコン膜の製造方法Info
- Publication number
- JPS59114830A JPS59114830A JP57223051A JP22305182A JPS59114830A JP S59114830 A JPS59114830 A JP S59114830A JP 57223051 A JP57223051 A JP 57223051A JP 22305182 A JP22305182 A JP 22305182A JP S59114830 A JPS59114830 A JP S59114830A
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- JP
- Japan
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- film
- sin film
- sin
- heat treatment
- spattering
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- Granted
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/69—Inorganic materials
- H10P14/694—Inorganic materials composed of nitrides
- H10P14/6943—Inorganic materials composed of nitrides containing silicon
- H10P14/69433—Inorganic materials composed of nitrides containing silicon the material being a silicon nitride not containing oxygen, e.g. SixNy or SixByNz
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
く技術分野〉
不発ＢＡはスパックリング法によって窒化シリコン（以
下ＳｉＮと略記する）膜を作成するための製造方法に関
するものである。
下ＳｉＮと略記する）膜を作成するための製造方法に関
するものである。
〈従来技術〉
近年ＳｉＮ膜は、集積回路素子における選択酸化時のマ
スクとして、或いは表面保護膜等として広く利用されて
いる。従来から用いられているこれ等のＳｉＮ膜は、通
常各種ＣＶＤ法によって作成されるが、低温で作成され
た膜は膜密度が低く、また膜作成後の熱処理で膜の内部
応力が大きく変化したり、なかには被着されるべき基板
から剥離して所期の目的を達成し得ない事態がしばしば
生じていた。
スクとして、或いは表面保護膜等として広く利用されて
いる。従来から用いられているこれ等のＳｉＮ膜は、通
常各種ＣＶＤ法によって作成されるが、低温で作成され
た膜は膜密度が低く、また膜作成後の熱処理で膜の内部
応力が大きく変化したり、なかには被着されるべき基板
から剥離して所期の目的を達成し得ない事態がしばしば
生じていた。
ＳｉＮ膜を上述のように選択酸化時のマスクや、１゛〜
２層程度の比較的少ない積層構造からなる多層配線用の
層間絶縁膜と［７て利用している限りで゛は、上記のよ
うな従来方法によって作成した膜でも利用することがで
きる。しかし集積度の飛躍的な向上のもとに開発が進め
られている積層高密度集積回路素子のデバイス間に介挿
する絶縁層としては、上記従来方法によって作成ｔ７た
ＳｉＮ膜では問題かおる〇 即ち第１図は従来から提案されている積層高密度集積回
路素子の断面図で、実際には更に多層に積層されるが、
図が複雑になるのを避けるため集積回路デバイス１０．
２０を２層に積層した例を示す。シリコン基板１１に不
純物拡散領域１２．１２等を作成し、適宜配線１３によ
って電気的接続を施こ［７た第１層目のデバイス１０上
に、第２デバイス２０を積層するが、両デバイス１０．
２０間にはデバイス間の電気的絶縁を図るために絶縁膜
３０を介挿する。回路を作成［７た第１層目デバイス１
０上に絶縁膜３０を被着した後、第２層目デバイス２０
のためのポリシリコン膜２１を形成［７、該ポリシリコ
ン膜２１内の一部の領域にレーザー光を照射してレーザ
ーアニールによってポリシリコンを単結晶化する。単結
晶化した領域にＰ或いはＮ型の不純物を導入ｔ７て回路
素子２２を作成し、第２層目デバイス２０を作成する。
２層程度の比較的少ない積層構造からなる多層配線用の
層間絶縁膜と［７て利用している限りで゛は、上記のよ
うな従来方法によって作成した膜でも利用することがで
きる。しかし集積度の飛躍的な向上のもとに開発が進め
られている積層高密度集積回路素子のデバイス間に介挿
する絶縁層としては、上記従来方法によって作成ｔ７た
ＳｉＮ膜では問題かおる〇 即ち第１図は従来から提案されている積層高密度集積回
路素子の断面図で、実際には更に多層に積層されるが、
図が複雑になるのを避けるため集積回路デバイス１０．
２０を２層に積層した例を示す。シリコン基板１１に不
純物拡散領域１２．１２等を作成し、適宜配線１３によ
って電気的接続を施こ［７た第１層目のデバイス１０上
に、第２デバイス２０を積層するが、両デバイス１０．
２０間にはデバイス間の電気的絶縁を図るために絶縁膜
３０を介挿する。回路を作成［７た第１層目デバイス１
０上に絶縁膜３０を被着した後、第２層目デバイス２０
のためのポリシリコン膜２１を形成［７、該ポリシリコ
ン膜２１内の一部の領域にレーザー光を照射してレーザ
ーアニールによってポリシリコンを単結晶化する。単結
晶化した領域にＰ或いはＮ型の不純物を導入ｔ７て回路
素子２２を作成し、第２層目デバイス２０を作成する。
同様に第２層目デバイス２０上にも絶縁膜を介して順次
集積回路デバイスを積層し、少なくとも５層以上にデバ
イスを積層して非常に集積度の高い三次元回路素子とす
る。
集積回路デバイスを積層し、少なくとも５層以上にデバ
イスを積層して非常に集積度の高い三次元回路素子とす
る。
上記積層高密度集積回路素子において、デバイス間に介
挿する絶縁膜はＳｉＮ膜や酸化シリコン膜が用いられる
が、デバイス間の電気的絶縁を確実に行うものでなけれ
ばならず、また順次デバイスを積層してゆく過程で熱処
理やその他の作業環境に晒しても変形したりデバイス表
面から剥離してはならない。しかし上述のような従来方
法によって作成したＳｉＮ膜は膜密度が低く、そのため
に電気的絶縁性が充分ではなく、また薄膜中の内部応力
が熱処理中に変化してそのためにシリコン基板が変形す
る等の不都合があった。
挿する絶縁膜はＳｉＮ膜や酸化シリコン膜が用いられる
が、デバイス間の電気的絶縁を確実に行うものでなけれ
ばならず、また順次デバイスを積層してゆく過程で熱処
理やその他の作業環境に晒しても変形したりデバイス表
面から剥離してはならない。しかし上述のような従来方
法によって作成したＳｉＮ膜は膜密度が低く、そのため
に電気的絶縁性が充分ではなく、また薄膜中の内部応力
が熱処理中に変化してそのためにシリコン基板が変形す
る等の不都合があった。
〈発明の目的〉
本発明は上記従来の製造方法によって作成したＳｉＮ膜
の問題点に鑑みてなされたもので、膜密度の高い状態を
維持しながら、たとえ熱処理を施こしたとしても内部応
力がほとんど変化しない熱的に安定なＳｉＮ膜をスパッ
タリング法で得ることができる製造方法を提供すること
である。
の問題点に鑑みてなされたもので、膜密度の高い状態を
維持しながら、たとえ熱処理を施こしたとしても内部応
力がほとんど変化しない熱的に安定なＳｉＮ膜をスパッ
タリング法で得ることができる製造方法を提供すること
である。
〈実施例〉
マグネトロンスパッタリング装置の反応槽に設けられた
相対向する電極の一方に被スパツタ材料をセットし、他
方の電極に、ＳｉＮ膜を堆積すべき集積回路デバイス基
板をセットする。各電極に材料をセットした後反応槽内
に所定の不活性ガスを導入し、電極間に電源を供給する
。スパッタリング装置の稼動によって高周波電圧が電極
間に印加され、被スパツタ材料から飛び出したＳｉＮ膜
作成のための分子或いは原子が基板表面に堆積し、Ｓｉ
Ｎ薄膜を作成する。
相対向する電極の一方に被スパツタ材料をセットし、他
方の電極に、ＳｉＮ膜を堆積すべき集積回路デバイス基
板をセットする。各電極に材料をセットした後反応槽内
に所定の不活性ガスを導入し、電極間に電源を供給する
。スパッタリング装置の稼動によって高周波電圧が電極
間に印加され、被スパツタ材料から飛び出したＳｉＮ膜
作成のための分子或いは原子が基板表面に堆積し、Ｓｉ
Ｎ薄膜を作成する。
ここで上記スパッタリングにあたって、膜質を緻密にす
るためＲＦパワー密度を３．５Ｗ／’以上にあげて作成
する。即ち第２図はスパッタリング法によって作成した
ＳｉＮ膜のエツチング速度とＲＦパワー密度依存性との
関係を示す実験結果で、エツチング速度によって膜の緻
密性を確かめたものである。同実験においてＳｉＮ膜の
二ｙテンダ液は緩衝フッ酸である。実験結果から明らか
なように、３．５ Ｗ／ｃｒａ以上のＲＦパワー密度に
よって作成したＳｉＮ膜はエツチングされることがなく
、これは作成されたＳｉＮ膜の膜密度が高くなっている
ことを示している。
るためＲＦパワー密度を３．５Ｗ／’以上にあげて作成
する。即ち第２図はスパッタリング法によって作成した
ＳｉＮ膜のエツチング速度とＲＦパワー密度依存性との
関係を示す実験結果で、エツチング速度によって膜の緻
密性を確かめたものである。同実験においてＳｉＮ膜の
二ｙテンダ液は緩衝フッ酸である。実験結果から明らか
なように、３．５ Ｗ／ｃｒａ以上のＲＦパワー密度に
よって作成したＳｉＮ膜はエツチングされることがなく
、これは作成されたＳｉＮ膜の膜密度が高くなっている
ことを示している。
尚スパッタリング時に基板を加熱して薄膜を作成した場
合には、更に膜質が改善されるため上述のように室温で
作成した膜より一層良好なＳｉＮ膜が得られ、ａ、５Ｗ
／ｃａ以上のＲＦパワーでス／ぐツタリングすれば充分
であるＯ 上記スパッタリングによって作成し７たＳｉＮ膜を内部
応力安定化のために熱処理する。第３図はスパッタリン
グ後のＳｉＮ膜に施こす熱処理条件と内部応力との関係
を示す実験結果である。実験に使用したＳｉＮ膜のスパ
ッタリング時のＲＦ／々ワー密度は５．５ Ｗ／ｃ４に
選ばれている。第３図において実ＭＡはスパッタリング
後のＳｉＮ膜を８００℃で熱処理した場合の処理時間（
分）とＳｉＮ膜の内部応力（ｘ １０９ｄｙｎ／ｃＪ）
との関係を示し、勢処理開始の初期１０分間で内部応力
は大きく変化し、２０分を経過した後はほぼ一定値を示
して変化がなく、内部応力が安定化したことを示す。同
ＳｉＮ膜は以後熱処理を継続しても内部応力はほとんど
変化がない０また一旦安定化したＳｉＮ膜を再度熱処理
温度に晒しても内部応力が変化しないことも確認された
。第３図の破線Ｂは同ＳｉＮ膜を６００℃で、一点鎖線
Ｃは９００℃で夫々熱処理した場合を示し、少なくとも
３０分間の熱処理を施こせば内部応力は安定する。
合には、更に膜質が改善されるため上述のように室温で
作成した膜より一層良好なＳｉＮ膜が得られ、ａ、５Ｗ
／ｃａ以上のＲＦパワーでス／ぐツタリングすれば充分
であるＯ 上記スパッタリングによって作成し７たＳｉＮ膜を内部
応力安定化のために熱処理する。第３図はスパッタリン
グ後のＳｉＮ膜に施こす熱処理条件と内部応力との関係
を示す実験結果である。実験に使用したＳｉＮ膜のスパ
ッタリング時のＲＦ／々ワー密度は５．５ Ｗ／ｃ４に
選ばれている。第３図において実ＭＡはスパッタリング
後のＳｉＮ膜を８００℃で熱処理した場合の処理時間（
分）とＳｉＮ膜の内部応力（ｘ １０９ｄｙｎ／ｃＪ）
との関係を示し、勢処理開始の初期１０分間で内部応力
は大きく変化し、２０分を経過した後はほぼ一定値を示
して変化がなく、内部応力が安定化したことを示す。同
ＳｉＮ膜は以後熱処理を継続しても内部応力はほとんど
変化がない０また一旦安定化したＳｉＮ膜を再度熱処理
温度に晒しても内部応力が変化しないことも確認された
。第３図の破線Ｂは同ＳｉＮ膜を６００℃で、一点鎖線
Ｃは９００℃で夫々熱処理した場合を示し、少なくとも
３０分間の熱処理を施こせば内部応力は安定する。
上記内部応力安定化の傾向は上記ＲＦパワー密度５．５
Ｗ／ｃｄで作成したＳｉＮ膜に限ることなく、膜質の緻
密化が達成されたＲＦパワー３−５ Ｗ／ｃｎｉ以上で
作成したＳｉＮ膜についても同様の傾向を示し、ＲＦパ
ワー密度４０Ｗ／ｃｄで作成したＳｉＮ膜を３０分間熱
処理したものは緩衝フン酸ではエツチングされず、３
Ｘ ｌ Ｏｄｙｎ／ｃｍ の圧縮応力を示し、この膜を
８００℃で更に熱処理を続けても、また８０００以下の
温度で再度熱処理しても緩衝フッ酸でエツチングされな
いことには変９はなく、また膜の内部応力もほとんど変
化がみられなかった。
Ｗ／ｃｄで作成したＳｉＮ膜に限ることなく、膜質の緻
密化が達成されたＲＦパワー３−５ Ｗ／ｃｎｉ以上で
作成したＳｉＮ膜についても同様の傾向を示し、ＲＦパ
ワー密度４０Ｗ／ｃｄで作成したＳｉＮ膜を３０分間熱
処理したものは緩衝フン酸ではエツチングされず、３
Ｘ ｌ Ｏｄｙｎ／ｃｍ の圧縮応力を示し、この膜を
８００℃で更に熱処理を続けても、また８０００以下の
温度で再度熱処理しても緩衝フッ酸でエツチングされな
いことには変９はなく、また膜の内部応力もほとんど変
化がみられなかった。
上記ＳｉＮ膜を積層高密度集積素子のデバイス間；絶縁
膜とすることにより、電気的絶縁性にすぐれしかも製造
工程中に割ｆ′したり変形することのない絶縁膜を得る
ことができ、多数のデバイスを積層してより高密度な装
置を得ることができる。
膜とすることにより、電気的絶縁性にすぐれしかも製造
工程中に割ｆ′したり変形することのない絶縁膜を得る
ことができ、多数のデバイスを積層してより高密度な装
置を得ることができる。
上記実施例はマグネトロンスパッタリング法を利用した
場合を挙げたが、通常のＲＦスパッタリング法を利用す
る場合でも本発明を適用することができる。
場合を挙げたが、通常のＲＦスパッタリング法を利用す
る場合でも本発明を適用することができる。
〈効 果〉
以上本発明によれば、スパッタリング法によってＲＦパ
ワー密度を３５Ｗ／ｃｄ以上にあげてＳｉＮ膜を作成し
た後、６００〜９００℃の温度で熱処理を行うことによ
り、膜密度が高く且つこの膜密度をほぼ保ちながら熱的
に安定したＳｉＮ膜を得ることかできる。
ワー密度を３５Ｗ／ｃｄ以上にあげてＳｉＮ膜を作成し
た後、６００〜９００℃の温度で熱処理を行うことによ
り、膜密度が高く且つこの膜密度をほぼ保ちながら熱的
に安定したＳｉＮ膜を得ることかできる。
第１図は積層高密度集積素子の概略断面図、第２図は本
発明によるＳｉＮ膜の特性を説明するためのＲＦパワー
密度とエツチング速度の関係を示す図、第３図は本発明
によるＳｉＮ膜の熱処理時間と膜の内部応力の関係を示
す図である。 第１図 ０ ２．０ ４．０ ６．Ｏ７
Ｆ ／Ｉ＋ り − 窒ｊｔＬｆＷ／ｃ１１４う第２
図 ０ ＪＩ７ ４ｆ７
６０報８［Ｆ］理睦習 ｔヶ 第３図
発明によるＳｉＮ膜の特性を説明するためのＲＦパワー
密度とエツチング速度の関係を示す図、第３図は本発明
によるＳｉＮ膜の熱処理時間と膜の内部応力の関係を示
す図である。 第１図 ０ ２．０ ４．０ ６．Ｏ７
Ｆ ／Ｉ＋ り − 窒ｊｔＬｆＷ／ｃ１１４う第２
図 ０ ＪＩ７ ４ｆ７
６０報８［Ｆ］理睦習 ｔヶ 第３図
Claims (1)
- １ｊ）スパッタリング法によって窒化シリコン膜を作成
する方法において、電極間のＲＦパワーを密度３．５Ｗ
／ｃｄ以上に設定して窒化シリコン薄膜を基板上に堆積
させ、その後６００〜９００℃の温度で、以後に熱処理
を行っても膜の内部応力がほとんど変化しない安定値に
達するまで熱処理を行って薄膜を作成することを特徴と
する窒化シリコン膜の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57223051A JPS59114830A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 窒化シリコン膜の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57223051A JPS59114830A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 窒化シリコン膜の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59114830A true JPS59114830A (ja) | 1984-07-03 |
| JPS6367334B2 JPS6367334B2 (ja) | 1988-12-26 |
Family
ID=16792062
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57223051A Granted JPS59114830A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 窒化シリコン膜の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59114830A (ja) |
-
1982
- 1982-12-21 JP JP57223051A patent/JPS59114830A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6367334B2 (ja) | 1988-12-26 |
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